聲壓、聲強、聲功率區別與聯系

我們常常能聽到“聲壓為55dB”、“聲功率太小”等字眼,這些都是用來描述聲音的物理量,但聲壓、聲強、聲功率同時出現,就容易混淆概念,弄不清其中的區別與聯系,下面我們來一一解析這三個詞。

三者的定義
  • 聲壓:聲音傳遞時,聲波傳播擾動介質,使得介質內部產生的壓強變化叫做聲壓,單位為Pa。

  • 聲強:單位時間內,通過與聲波前進方向垂直的單位面積上的聲能定義為聲強,單位為W/m2。聲強是矢量(有大小和方向),也可以簡單地認為:

    某點的聲強=(瞬時聲壓ⅹ瞬時速度)的平均值

  • 聲功率:聲功率定義為聲源在單位時間內向外輻射的聲能,單位為W。

三者的聯系

我們都知道,描述聲音的三個參數是聲壓、聲強和聲功率,它們之間有一定的關系。

  • 聲功率與聲強:兩者有直接的關系,觀察兩者的單位(W與W/m2)可以發現以面積為變量,對聲強求積分來得到聲功率的值。

  • 聲壓:在特定的聲學環境中,在一定位置,使用聲壓計可以測量出可感知聲源的聲壓。

  • 聲功率與聲壓:在一個有電暖氣的房間中,暖氣散發出一定功率的熱能,所以從暖氣片中散發出來的熱能與環境無關,不受環境的影響。但是房間中的溫度與房間中的熱能環境有關,不同位置的溫度可能不一樣。類似地,放置在房間中的音箱輻射出一定功率的聲能,但是聲壓取決于聲學環境和在房間中距聲源的距離,如下圖所示。聲功率是“根源”,聲壓是聲源引起的“影響”。

聲壓、聲強、聲功率區別與聯系的圖1

在以上類推中,暖氣片散發出來的熱能(熱功率)相當于聲功率,溫度相當于聲壓。


聲功率測量

1. 為什么要測量聲功率

我們需要用一個標準來衡量設備噪聲的大小,測量聲壓級與聲功率都可以對其進行評價。

聲壓級的測量結果與所處聲學環境中的距離和方位有關,難以給出確定的數值來評價設備噪聲的大小。

與聲壓相反,聲功率是獨立于環境的客觀量。如果被測聲源的聲學環境已知,就能根據設備的聲功率級預估出聲壓級。因此,聲功率是描述和比較機器輻射出噪聲高低的有效參量。

2. 聲功率測量方法

聲源的聲功率必須在消聲室中測量,分聲壓測量法與聲強測量法。

  • 聲壓測量法:該方法要求在特定的聲學環境中進行。

  • 聲強測量法:聲功率測量可以在普通的聲學環境,甚至在有干擾噪聲的情況下(因為聲強是矢量,積分求聲功率時,干擾聲會相互抵消)。

基于聲強法的聲功率測量有兩種測量方法

  • 離散點法:GB/T 16404標準;

  • 掃描法:GB/T 16404.2標準。

下圖為用掃描法進行平板樣件的聲傳遞損失測量。采用這種方法要求每個測量面元都要正交地掃描兩次。

聲壓、聲強、聲功率區別與聯系的圖2

掃描方式

來源:吉興汽車聲學部件科技有限公司公眾號  作者:陳曉君

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